本发明涉及一种离子注入系统，其包括第一腔室以及具有加热夹盘的处理腔室。控制器在加热夹盘与第一腔室之间转移工件并选择性激励加热夹盘的第一模式和第二模式。在第一模式和第二模式下，分别将加热夹盘加热到第一温度和第二温度。第一温度是预定温度。第二温度是可变温度，由此控制器基于第一腔室中的热预算、注入能量和/或工件初始温度来确定第二温度，并且在第二模式下大体上维持第二温度。将工件从加热夹盘转移至第一腔室在第二模式下从处理腔室移除注入能量。通过在加热夹盘与冷却板之间转移工件，可以进一步将热量从加热夹盘传递至冷却板，继而冷却加热夹盘。